某跑车操纵稳定性分析和优化

论文摘要

汽车操纵稳定性能是汽车在行驶时接受驾驶员的控制能力及行驶方向的稳定能力。操纵稳定性是影响车辆行驶安全的关键因素,特别是在现代高速轿车生产制造中,操纵稳定性显得更加重要,已成为评价汽车性能的重要技术指标之一。因此,如何设计汽车,以提高汽车的操纵稳定性,并获得良好的安全性,一直是汽车研究人员所关注的热点问题。随着计算机技术的迅猛发展,计算机仿真技术在汽车工业中得到广泛应用。特别是多体动力学理论、虚拟样机技术以及虚拟试验技术的发展,开拓了基于多体系统动力学理论的虚拟样机技术在汽车操纵稳定性研究和设计领域中的应用。本文就是利用虚拟试验技术及虚拟设计技术,在大型通用软件ADAMS中建立某跑车的整车多体系统动力学模型,并根据研究分析改进了前、后悬架型式,建立了四种不同悬架类型的整车模型,然后参照汽车操纵稳定性试验方法的国家标准,对这四种整车模型的稳态转向特性、转向盘转角阶跃输入特性、转向盘转角脉冲输入特性、回正特性、转向轻便性、蛇行性能进行了仿真分析对比。通过仿真分析对比发现,前轴采用双横臂式悬架、后轴采用多连杆式悬架的车型操纵稳定性能较好。然后以操纵稳定性综合评价指标为目标函数对前轴采用双横臂式悬架、后轴采用多连杆式悬架的车型进行了操纵稳定性优化。首先计算并分析了悬架设计点对整车操纵稳定性的灵敏度,并在灵敏度分析的基础上,运用ADAMS/Insight并结合响应面方法对影响操纵稳定性较大的悬架设计点进行了优化,并且对悬架弹簧刚度、减振器阻尼以及簧载质量质心位置进行了优化。然后进行了优化前后操纵稳定性仿真分析对比,根据对比仿真试验曲线及处理数据可知,此方法在一定程度上改善了整车的操纵稳定性。最后对汽车前后悬架固有频率进行了匹配分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 汽车操纵稳定性的发展
• 1.3 多体系统动力学及应用软件
• 1.3.1 多体系统动力学
• 1.3.2 多体系统动力学的研究方法
• 1.3.3 多体系统动力学应用软件
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 汽车操纵稳定性的研究及评价
• 2.1 汽车操纵稳定性的基本内容
• 2.2 汽车操纵稳定性评价方法
• 2.2.1 汽车操纵稳定性的客观评价
• 2.2.2 汽车操纵稳定性的主观评价
• 2.2.3 汽车操纵稳定性的主观评价和客观评价的相关性
• 2.2.4 本文评价方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 汽车动力学模型的建立及验证
• 3.1 ADAMS/Car 建模思路
• 3.2 建立模型的准备
• 3.3 整车模型的简化
• 3.4 整车模型的建立
• 3.4.1 前悬架模型
• 3.4.2 后悬架模型
• 3.4.3 转向系统模型
• 3.4.4 车身模型
• 3.4.5 制动系统模型
• 3.4.6 动力系统模型
• 3.4.7 轮胎模型
• 3.4.8 整车系统模型
• 3.4.9 操纵稳定性试验路面
• 3.4.10 ADAMS/Car 闭环控制仿真机理
• 3.5 模型实验验证
• 3.6 本章小结
• 第4章 不同悬架型式的整车操纵稳定性仿真分析对比
• 4.1 悬架概况
• 4.2 汽车操纵稳定性与悬架的关系
• 4.3 各种悬架模型的建立
• 4.3.1 不同类型悬架的对比分析条件
• 4.3.2 不同类型悬架模型的建立
• 4.4 操纵稳定性试验的相关国家标准
• 4.5 稳态转向特性仿真分析
• 4.5.1 仿真标准与方法
• 4.5.2 仿真数据处理及结果分析
• 4.6 转向盘转角阶跃输入仿真分析
• 4.6.1 仿真标准与方法
• 4.6.2 仿真数据处理及结果分析
• 4.7 转向盘转角脉冲输入特性仿真分析
• 4.7.1 仿真标准与方法
• 4.7.2 仿真数据处理及结果分析
• 4.8 转向回正性能仿真分析
• 4.8.1 仿真标准与方法
• 4.8.2 仿真数据处理及结果分析
• 4.9 转向轻便性仿真分析
• 4.9.1 仿真标准与方法
• 4.9.2 仿真数据处理及结果分析
• 4.10 蛇行试验仿真分析
• 4.10.1 仿真标准与方法
• 4.10.2 仿真数据处理及结果分析
• 4.11 本章小结
• 第5章 操纵稳定性优化
• 5.1 汽车操纵稳定性评价计分
• 5.2 目标函数的确定
• 5.2.1 单项评价指标
• 5.2.2 综合评价指标
• 5.2.3 评价指标的标准门槛值及其权系数的确定
• 5.3 灵敏度分析设计
• 5.4 优化设计理论及方法
• 5.4.1 优化设计
• 5.4.2 响应面方法
• 5.5 悬架设计点的灵敏度分析及优化
• 5.5.1 悬架设计点灵敏度分析
• 5.5.2 响应面拟合
• 5.5.3 设计参数优化
• 5.6 悬架弹簧刚度和减振器阻尼优化
• 5.6.1 响应面拟合
• 5.6.2 设计参数优化
• 5.7 簧载质量质心位置优化
• 5.7.1 响应面拟合
• 5.7.2 设计参数优化
• 5.8 本章小结
• 第6章 优化前后操纵稳定性分析对比及前后悬架匹配
• 6.1 优化前后整车操纵稳定性仿真分析对比
• 6.2 汽车前后悬架固有频率的匹配
• 6.2.1 匹配关系的确定
• 6.2.2 匹配分析
• 6.2.3 优化前后车型匹配分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 1. 主要研究内容及结论
• 2. 本文主要创新点
• 3. 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录